Устройство для сбора маслянистых загрязнений с поверхности воды (варианты)

008629 Настоящее изобретение относится к устройствам для очистки поверхности воды от нефти и тому подобных плавающих материалов, в частности к двум вариантам устройства для сбора маслянистых загрязнений, в частности нефти и нефтепродуктов, с поверхности воды и может быть использовано для сбора маслянистых загрязнений, как в открытых, так и в емкостных водных системах. Известно устройство для сбора нефти с поверхности воды [1], которое содержит раму, присоединенную к какому-либо плавсредству, сборщик, выполненный в виде перфорированного барабана, покрытого упругим впитывающим материалом, снабженного отжимными роликами, установленными на осях,размещенных в пазах поворотных рычагов. Один из роликов размещен ниже границы разделения фаз вода-нефть по направлению вращения перфорированного барабана в зоне выхода впитывающего материала из воды. Известно также устройство для удаления жидких плавающих загрязнений с поверхности воды [2],включающее нефтеловитель, содержащий корпус, открытый для входа и выхода обрабатываемой жидкости, вращающийся барабан, жестко соединенный с блоком подвижных дисков, приспособления для съема загрязнений с подвижных дисков и привод вращения барабана, в котором корпус выполнен в виде несущей рамы с возможностью размещения на ней не менее одного дополнительного вращающегося барабана с автономным приводом, выполненного подобно первому вращающемуся барабану и расположенному выше его, приспособления для съема загрязнений с подвижных дисков выполнены в виде бесконечных лент из твердого материала, закрепленных на нижнем и верхнем барабанах, образующих транспортеры собранных загрязнений, причем ширина лент соответствует расстоянию между подвижными дисками, на несущей раме закреплено не менее одного дополнительного скребка для очистки лент транспортеров и желоб, расположенный наклонно выше сборника загрязнений. Наиболее близким к заявляемому устройству в обоих вариантах выполнения по совокупности существенных признаков является дисковый нефтесборщик [3], который содержит привод, дисковой вал,скребки, накопительный короб, гребной винт, несущую основу в виде рамы, цепную передачу, редуктор,тягу, кривошип, гибкий вал и кронштейн. При вращении дискового вала налипающая на него нефть снимается скребками и стекает в накопительный короб. Вращение гребного винта осуществляется через редуктор, цепную передачу и гибкий вал. Угловое перемещение гребного винта в горизонтальной плоскости относительно дискового вала осуществляется посредством кривошипа, тяги и кронштейна. Благодаря наличию в конструкции нефтесборщика гребного винта вращение и угловое перемещение которого происходят синхронно с вращением дискового вала, возрастает количество нефти, подаваемой в рабочую зону дискового вала. При этом повышается производительность нефтесборщика, а также степень очистки водоема от нефти. Результаты лабораторных испытаний модели нефтесборщика показали, что при отключенном гребном винте производительность модели по нефти составляет 0,0082 л/мин, а остаточное количество нефти в воде по завершении работы нефтесборщика - 17% от первоначального. В тех же условиях модель нефтесборщика с работающим гребным винтом, вращение и угловое перемещение которого осуществлялось синхронно с вращением дискового вала, обеспечила производительность 0,0133 л/мин, а степень очистки воды от нефти возросла до 4%. Задачей настоящего изобретения является разработка устройства для сбора маслянистых загрязнений с поверхности воды, которое имело бы более высокую по сравнению с известными аналогичными устройствами производительность, более высокую эффективность очистки поверхности. Устройство должно обеспечивать возможность работы в автономном режиме, а также возможность использования в зависимости от варианта выполнения как в открытых, так и в емкостных водных системах. Поставленная задача решается устройством для сбора маслянистых загрязнений с поверхности воды, содержащим несущую основу, средство для налипания загрязнений, выполненное в виде дискового элемента, средство очистки дискового элемента от загрязнений, выполненное в виде скребка, установленного с возможностью прижима к дисковому элементу и связанного с приемным бункером, снабженным средством отвода накопленных загрязнений, а также средство удержания устройства на поверхности воды и средство привода, которое, в первом варианте выполнения, дополнительно снабжено средством задания глубины погружения дискового элемента, связанным с дисковым элементом и средством удержания устройства на поверхности воды, скребок дополнительно снабжен средством задания усилия прижима к дисковому элементу, причем средство удержания устройства на поверхности воды выполнено в виде по меньшей мере одного поплавкового элемента, средство отвода накопленных загрязнений выполнено в виде насоса, а средство привода выполнено в виде двигателя, при этом насос и двигатель размещены на несущей основе, выполненной в виде несущей рамы. Устройство описанной выше конструкции, несмотря на известность отдельных элементов (металлические дисковые элементы для налипания маслянистых загрязнений, в частности нефтепродуктов,скребки из маслостойкого материала, емкости для сбора маслянистых загрязнений и т.д.) благодаря оригинальности исполнения каждого из функциональных элементов, а также взаимосвязям между элементами обеспечили неожиданно высокую эффективность очистки поверхности воды как с точки зрения производительности (до 20 л собираемого нефтепродукта в минуту в зависимости от состава нефтепродукта и температуры), так и с точки зрения эффективности очистки (толщина поверхностной пленки доводится до 0,1 мм, а содержание воды в собранных маслянистых загрязнениях составляет от 2 до 10%).-1 008629 Так, установка на одной несущей раме основных функциональных элементов, включая насос для перекачки накопленных маслянистых загрязнений из приемного бункера в отдельную емкость и двигатель,обеспечивают высокую маневренность на больших водных поверхностях, а возможность задания глубины погружения дискового элемента позволяет скорректировать характеристики устройства, в частности,в зависимости от условий загрязнения. При этом возможность задания и регулировки усилия прижима скребка к дисковому элементу позволяет поддерживать высокую производительность независимо от состава и свойств маслянистых загрязнений. Также важным с точки зрения достижения заявленных технических результатов является возможность увеличения количества дисковых элементов без принципиального изменения конструкции устройства и взаимосвязей между элементами. Так, заявляемое устройство для сбора маслянистых загрязнений с поверхности воды в предпочтительной форме реализации содержит по меньшей мере один дополнительный дисковый элемент. Выше уже упоминалась существенность возможности регулировки глубины погружения дискового элемента. Средство задания глубины погружения дискового элемента, в принципе, может быть выбрано специалистом в данной области техники любым подходящим к данной конструкции. В то же время в наиболее предпочтительной форме реализации заявляемого устройства средство задания глубины погружения дискового элемента выполнено в виде по меньшей мере одного кронштейна, установленного на поплавковом элементе с возможностью формирования связи в вертикальном направлении между поплавковым элементом и по меньшей мере одним дисковым элементом и снабженного по меньшей мере одним вертикально ориентированным элементом позиционирования крепежного элемента, связанного с несущей рамой, выполненным предпочтительно в виде отверстия. Эта конструкция является одной из наиболее простых и подходящих к конструкции заявляемого устройства в целом. Также как и конструкция средства задания глубины погружения дискового элемента, конструкция средства задания усилия прижима скребка к дисковому элементу может быть выбрана специалистом в данной области техники любой подходящей, но наиболее предпочтительным является, когда средство задания усилия прижима скребка к дисковому элементу выполнено в виде прижимной планки, связанной со скребком со стороны, противоположной дисковому элементу, и снабженной по меньшей мере одним крепежным элементом, выполненным с возможностью изменения его положения относительно прижимной планки в перпендикулярном направлении. При этом крепежный элемент выполнен предпочтительно в виде болта. Предпочтительной является также форма реализации, в которой поплавковый элемент выполнен из полимерного материала. Поставленная задача решается также устройством для сбора маслянистых загрязнений с поверхности воды описанной выше конструкции, которое во втором варианте выполнения дополнительно снабжено средством задания глубины погружения дискового элемента, связанным с дисковым элементом,скребок дополнительно снабжен средством задания усилия прижима к дисковому элементу, причем средство удержания устройства на поверхности воды совмещено со средством задания глубины погружения дискового элемента и выполнено в виде лебедки, средство отвода накопленных загрязнений выполнено в виде насоса, а средство привода выполнено в виде двигателя, при этом насос и двигатель размещены на несущей основе, выполненной в виде несущей рамы. Описанный выше вариант конструкции устройства для сбора маслянистых загрязнений с поверхности воды предназначен, прежде всего, для очистки ограниченной по площади поверхности воды, например, в колодцах ливневой канализации, отстойниках промышленных стоков, емкостях с горловинами и т.п. Как и в первом варианте исполнения заявляемое устройство по второму варианту исполнения предпочтительно содержит по меньшей мере один дополнительный дисковый элемент. Аналогично первому варианту исполнения для второго варианта исполнения предпочтительным является, когда средство задания усилия прижима скребка к дисковому элементу выполнено в виде прижимной планки, связанной со скребком со стороны противоположной дисковому элементу и снабженной по меньшей мере одним крепежным элементом, выполненным с возможностью изменения его положения относительно прижимной планки в перпендикулярном направлении. При этом крепежный элемент выполнен в виде болта. Ниже особенности и преимущества конструкции заявляемого устройства для сбора маслянистых загрязнений с поверхности воды в обоих вариантах исполнения будут подробно рассмотрены на некоторых иллюстративных, но не ограничивающих примерах реализации, представленных на чертежах, на которых изображены фиг. 1 - вид сбоку устройства по первому варианту исполнения; фиг. 2 - вид сверху устройства по фиг. 1; фиг. 3 - фрагмент разреза по линии А-А по фиг. 2; фиг. 4 - схематично вид сбоку устройства по второму варианту. На фиг. 1 представлен вид сбоку устройства по первому варианту исполнения, на котором изображены несущая рама 1, на которой установлены электродвигатель 2, редуктор 3, насос 4, приемный бун-2 008629 кер 5. На осях 6, связанных с несущей рамой 1 через кронштейны 7 с болтами 8, установлены поплавковые элементы 9. В данном примере реализации предусмотрено четыре поплавковых элемента 9. С валом редуктора 3 связан вал 10, на котором установлены дисковые элементы 11. В кронштейне 7 выполнены отверстия 12 под болт 8. К насосу 4 присоединен штуцер 13. На фиг. 2 (вид сверху устройства) и на фиг. 3 (фрагмент разреза по линии А-А на фиг. 2) более подробно представлена конструкция дисковых элементов 11 и скребков 14. При этом на фиг. 3 схематично изображен процесс съема маслянистых загрязнений с ножей 15 дискового элемента 11 посредством скребков 14. Скребки 14 установлены на желобе 16 посредством болтов 17 с возможностью регулировки прижима к соответствующему ножу 15. На фиг. 4 схематично изображен вид сбоку одного из примеров реализации заявляемого устройства по второму варианту исполнения. На несущей раме 18 установлены электродвигатель 19, редуктор 20,насос 21, приемный бункер 22. Дисковый элемент 23 установлен на валу 24 редуктора 20. Маслосъемная щетка 25 установлена с возможностью съема масла с ножей (на чертеже не изображены) дискового элемента 23 в режиме регулируемого прижима к ножам дискового элемента 23. Устройство снабжено лебедкой 26, установленной на съемной раме 27, закрепленной на краях колодца 28 с определенным уровнем 29 маслянистых загрязнений 30 на поверхности воды. В устройстве предусмотрен также шланг 31, связанный с насосом 21. Работа заявляемого устройства для сбора маслянистых загрязнений с поверхности воды будет рассмотрена более подробно на примере, изображенном на фиг. 1-3 со ссылкой на позиции этих фигур чертежей. Исходя из конкретных условий осуществления сбора маслянистых загрязнений с поверхности воды,как то состав маслянистых загрязнений, площадь загрязнения, толщина слоя пленки, температура и др. физико-химические характеристики, устанавливают целесообразную глубину погружения дисковых элементов 11. В соответствии с установленной глубиной погружения несущую раму 1 позиционируют по отношению к соответствующему отверстию 12 в каждом из кронштейнов 7 и закрепляют посредством болтов 8. В общем случае для фиксации вертикального положения болта 8 в кронштейне, а следовательно, глубины погружения несущей рамы 1, может быть предусмотрен не ряд отверстий 12, определяющий шаг изменения высоты крепления рамы, а, например, непрерывное вертикальное углубление (на чертежах не изображено). Насос 4 соединяют посредством штуцера 13 и, при необходимости, связанных со штуцером 13 дополнительных шлангов со стационарной емкостью (на чертежах не изображены) для сбора маслянистых загрязнений. Устройство спускают на воду и запускают электродвигатель 2. Благодаря наличию поплавковых элементов 9, установленных на осях 6, связанных с несущей рамой 1 посредством кронштейнов 7, а также предварительно проведенному и описанному выше вертикальному позиционированию несущей рамы 1 на кронштейнах 7, устройство в целом и дисковые элементы 11 в частности погружаются в воду только до заданного уровня. Благодаря установке дисковых элементов 11 на валу 10,связанном с валом редуктора 3, обеспечивается их непрерывное вращение с заданной скоростью. При прохождении ножей 15 через пленку маслянистых загрязнений на поверхности воды маслянистые загрязнения налипают на поверхность ножей 15. Над валом 10 параллельно ножам 15 установлены желоба 16, связанные с приемным бункером 5. На желобах 16 в направлении противоположном вращению дискового элемента 11 и, соответственно, ножей 15 установлены скребки 14. Скребки 14 закреплены на желобах 16 посредством болтов 17. Таким образом, посредством регулировки положения гайки на болте 17 можно регулировать усилие прижима скребка 14 к ножу 15. При контакте скребка 14 с поверхностью ножа 15 с учетом формы контактной поверхности скребка 14, его угловому расположению по отношению к поверхности ножа 15, а также благодаря установленному усилию прижима, при контакте скребка 14 с поверхностью ножа 15 происходит срезание налипшей на нож 15 маслянистой жидкости 30, которая далее стекает по скребку 14 в желоб 16 и далее в приемный бункер 5. Стрелками на фиг. 3 обозначено направление стекания маслянистых загрязнений 30. Из приемного бункера 5 собранная маслянистая жидкость посредством насоса 4 через штуцер 13 и, при необходимости, через дополнительные шланги поступает в стационарную емкость для сбора маслянистой жидкости. При изменении условий сбора маслянистой жидкости соответствующим образом изменяют усилие прижима скребка 14 к ножу 15 путем изменения положения гайки на болте 17 и/или изменяют глубину погружения дисковых элементов 11 путем изменения вертикального позиционирования несущей рамы 1 на кронштейне 7 посредством выбора другого отверстия 12 (расположенного выше или ниже предыдущего в зависимости от конкретных условий) в кронштейне 7, позиционирования несущей рамы 1 по отношению к этому новому отверстию 15 и закрепления посредством болта 7. Подробно описанный выше процесс непосредственного сбора маслянистых загрязнений с поверхности воды соответствует описанию процесса сбора посредством заявляемого устройства во втором варианте исполнения. Однако при этом над емкостью с вводов, например над колодцем 28, устанавливают съемную раму 27 и закрепляют на ней лебедку 26. связанную с несущей рамой 18. Посредством лебедки 26 несущую раму 18 с установленными на ней электродвигателем 19, редуктором 20, насосом 21, приемным бункером 22 опускают на заданную глубину погружения дисковых элементов 23, которые установлены на валу 24 редуктора 20, с учетом уровня 29 маслянистых загрязнений 30 на поверхности воды в-3 008629 колодце 28. Через шланг 31 собранные маслянистые загрязнения 30 подаются из приемного бункера 23 посредством насоса 21 в стационарную емкость для сбора маслянистых загрязнений. Регулировка прижима маслосъемной щетки 25 к ножам дискового элемента 23 может осуществляться описанным выше или любым иным известным специалистам в данной области техники и подходящим способом. Изменение глубины погружения дисковых элементов 23 осуществляется посредством лебедки 26. Литература. 1. А.С. SU1606609 А 1, опубл. 15.11.1990. 2. Заявка RU2001114243 А, опубл. 10.05.2003. 3. Патент RU2052576 С 1, опубл. 20.01.1996. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для сбора маслянистых загрязнений с поверхности воды, содержащее несущую основу, средство для налипания загрязнений, выполненное в виде дискового элемента, средство очистки дискового элемента от загрязнений, выполненное в виде скребка, установленного с возможностью прижима к дисковому элементу и связанного с приемным бункером, снабженным средством отвода накопленных загрязнений, а также средство удержания устройства на поверхности воды и средство привода, отличающееся тем, что дополнительно снабжено средством задания глубины погружения дискового элемента, связанным с дисковым элементом и средством удержания устройства на поверхности воды, скребок дополнительно снабжен средством задания усилия прижима к дисковому элементу, причем средство удержания устройства на поверхности воды выполнено в виде по меньшей мере одного поплавкового элемента, средство отвода накопленных загрязнений выполнено в виде насоса, а средство привода выполнено в виде двигателя, при этом насос и двигатель размещены на несущей основе, выполненной в виде несущей рамы. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере один дополнительный дисковый элемент. 3. Устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что средство задания глубины погружения дискового элемента выполнено в виде по меньшей мере одного кронштейна, установленного на поплавковом элементе с возможностью формирования связи в вертикальном направлении между поплавковым элементом и по меньшей мере одним дисковым элементом и снабженного по меньшей мере одним вертикально ориентированным элементом позиционирования крепежного элемента, связанного с несущей рамой, выполненным предпочтительно в виде отверстия. 4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что средство задания усилия прижима скребка к дисковому элементу выполнено в виде прижимной планки, связанной со скребком со стороны противоположной дисковому элементу, и снабженной по меньшей мере одним крепежным элементом,выполненным с возможностью изменения его положения относительно прижимной планки в перпендикулярном направлении. 5. Устройство по любому из пп.3 или 4, отличающееся тем, что крепежный элемент выполнен в виде болта. 6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что поплавковый элемент выполнен из полимерного материала. 7. Устройство для сбора маслянистых загрязнений с поверхности воды, содержащее несущую основу, средство для налипания загрязнений, выполненное в виде дискового элемента, средство очистки дискового элемента от загрязнений, выполненное в виде скребка, установленного с возможностью прижима к дисковому элементу и связанного с приемным бункером, снабженным средством отвода накопленных загрязнений, а также средство удержания устройства на поверхности воды и средство привода, отличающееся тем, что дополнительно снабжено средством задания глубины погружения дискового элемента, связанным с дисковым элементом, скребок дополнительно снабжен средством задания усилия прижима к дисковому элементу, причем средство удержания устройства на поверхности воды совмещено со средством задания глубины погружения дискового элемента и выполнено в виде лебедки, средство отвода накопленных загрязнений выполнено в виде насоса, а средство привода выполнено в виде двигателя,при этом насос и двигатель размещены на несущей основе, выполненной в виде несущей рамы. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере один дополнительный дисковый элемент. 9. Устройство по любому из пп.7 или 8, отличающееся тем, что средство задания усилия прижима скребка к дисковому элементу выполнено в виде прижимной планки, связанной со скребком со стороны,противоположной дисковому элементу, и снабженной по меньшей мере одним крепежным элементом,выполненным с возможностью изменения его положения относительно прижимной планки в перпендикулярном направлении. 10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что крепежный элемент выполнен в виде болта.